"Посейдон", "девятый вал" и немного физики
Сейчас многие смотрят киношку "Посейдон" про то как отдельная волна в открытом океане перевернула белый кораблик огромный океанский лайнер, и некоторые пишут на тему этих волн.
Физики, блин. Мореплавание на протяжении тысяч лет способствует разным байкам и легендам - дело опасное, а на берегу между походами времени много порасказывать всего. Некоторые штучки весьма любопытны. Например, в русском языке существует выражение "девятый вал" - интуитивное представление из морских баек о том что каждая девятая волна в штормовом океане значительно сильнее остальных. Насколько я знаю подобного выражения нет ни в каком другом языке и "морском фольклоре". И "девятый вал" не подтверждается физикой - в смысле никакого особого преимущества у девятой волны, по сравнению с восьмой, седьмой, десятой и т.д. нет.
Но в каждой стране свой набор морских баек, в том числе о морских змеях, драконах, русалках, Бермудских треугольниках и т.д. Последние годы, наверное начиная с киношки "Идеальный шторм" 2000 года, некоторую моду приобрела тема "волн-убийц", rogue wave - давно существует устойчивое выражение в английском, как "девятый вал" в русском языке.
Насколько такие штучки оправданы? Начнём с того что отдельная "стена воды" в открытом, спокойном океане всё-таки с физикой плохо согласуется. Это явление напоминает ударную волну в воздухе - вещь вполне реальную и распространённую. Но в воздухе физика волн совсем другая - у звуковых волн нет дисперсии, и поэтому из-за нелинейный эффектов возможна концентрация энергии в одном месте, на фронте распространения волны - в этом и состоят "ударные волны". Но поверхностные волны в воде не такие - у них высокая дисперсия (зависимость скорости волны от её длины), и концентрированный фронт - "стена воды" - будет быстро размыт и потеряет крутизну. В принципе это не является абсолютно невозможным - в том случае когда длина волны намного больше глубины, дисперсия практически исчезает, и концентрированный фронт возможен. И на мелководье это явление случается, да и любая обычная волна, набегающая на берег, концентрирует свою энергию и превращается в обрушающуюся стены воды - обычный прибой. Но в открытом океане, чтобы нелинейные эффекты преобладали над дисперсией и создали движущийся фронт как в "Посейдоне", нужно чтобы высота волны была сравнима с глубиной. Представляете - например, километр глубины и при этом 500 метров высота волны. Теоретически возможно, но уж слишком гигантскую энергию нужно, иначе такой фронт быстро "рассосётся".
Именно поэтому цунами в открытом океане почти незаметны - плавное поднятие воды на несколько метров - энергия слишком быстро расплывается по пространству, и только у самого берега концентрируется и превращается в разрушительную волну. Волны большой длины (по сравнению с глубиной) распространяются в воде со скоростью примерно sqrt(gh), где h - глубина воды, g - ускорение свободного падения. Для средней глубины океана около 4 км эта скорость - 200 м/с, или около 700 км/ч. С такой скоростью и бежит по океану цунами.
Так же рассматриватеся и другая категория - не цунами, а обычные штромовые волны среди которых по некоторым последним представлениям могут быть особенно большие "волны-убийцы", блуждающие среди просто сильных волн. О реальности и частоте подобного явления сейчас спорят, но тема становится довольно модной. Кроме некоторых газетных статей по вышеуказанной ссылке можно найти много материалов - например:
http://www.math.uio.no/~karstent/waves/index_en.html
http://www.esa.int/esaCP/SEMOKQL26WD_index_0.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Freak_wave
В принципе никакого жёсткого ограничения по высоте у штормовых волн нет - просто у больших волн есть тенденция распадаться на более мелкие (в силу дисперсии), и из-за этого такие штучки как пуля всю ночь напролёт за комбатом гонялась "волна-убийца" блуждающая по океану на сотни километров, представляются маловероятными. Но физика не запрещает большой волне, сложившейся из нескольких более мелких в силу нелинейности, особой топографии дна и т.д., существовать хотя бы несколько минут. Если такая волна случилась и оказалась около корабля или нефтяной платформы, то может причинить серьёзный ущерб. Но такие комбинации всё же чрезвычайно редки. В принципе, например, и в самолёт может метеорит попасть - но вроде бы пока не случалось Так же и в океане - огромная волна может существовать секунд 20-100, но очень редко, и большие суда в океане плавают и почти не тонут.
Есть другая, экзотическая, категория волн - так называемые "солитоны", которые могут распространяться на большие расстояния не меняя своей формы (напоминающей колоколо-образную гауссовую кривую). В такой волне дисперсия (постепенное размазывание энергии по пространству) строго уравновешивается нелинейными эффектами. У такой волны есть красивое математическое решение (уравнение Кортевега де Вриза и т.д.) и эта тема была весьма модной в физике лет 30-40 назад, да и потом ей многие баловались - не только в поверхностных волнах в воде, но и в других областях - в нелинейной оптике и т.д.
Но для открытого океана солитоны очень маловероятны. Во-первых, это чисто одномерное решение (т.е. ширина волнового фронта должна быть во много-много раз больше длины волны), во-вторых - длина волны должа быть сравнима с глубиной (несколько километров в глубоком океане, т.е. "стена воды" не получится), в третьих - при взаимодействии с другими штормовыми волнами будет происходить быстрая эрозия подобного "солитона". Солитоны вполне реальны (и неоднократно наблюдались) в условиях, например, прямого канала, но для открытого океана - никто ничего подобного не видел. На бумаге красиво, но в реальной жизни - слишком экзотично.
Мне доводилось плавать в "ревущих сороковых" в южном полушарии, где наш корабль (такой же как "Келдыш" - в фильме "Титаник") попал в страшный шторм и его качало как шлюпку, волны катались по нижней палубе. Но волны был, в принципе, самые обыкновенные, только больше чем обычно. Такого, чтобы, например, 10 маленьких волн а за ними одна огромная - не замечали. Большинство сравнимы друг с другом.
На самом деле в океане и атмосфере есть совершено потрясающие явления вызванные очень интересными нелинейными эффектами, которые приводят к концентрации энергии и долгоживущим самоподдерживающимся "блуждающим" структурам - это вполне известные вихри, от ураганов до смерчей (а так же "ринги" Гольфстрима, солнечные пятна и "красное пятно" Юпитера). И разрушений от них гораздо больше и чаще чем от мифических "волн-убийц" далеко в океане.